главнаяотчеты по проектамотраслевые решенияАвтоматизированные с ... ЭИ-Сибирь" (4 часть) / 2010 г.

Автоматизированные системы контроля и управления в тепловых сетях на базе контроллеров семейства TREI-5B, г. Новокузнецк, "ТРЭИ-Сибирь" (4 часть)

Настоящая информация подготовлена по результатам работы группы инженеров ООО «ТРЭИ-Сибирь» по внедрению автоматизированных систем управления, контроля и учёта тепла в городских сетях горячего водоснабжения городов Кемерово и Новокузнецка. Разработка материалов – ведущий инженер Скорытченко М.В. Редактор – ген.директор «ТРЭИ-Сибирь» Пупышев В.Н.

3.2. Система автоматизации насосной станцией ПНС-2 УТС «Кузбассэнерго», г. Кемерово

Система включает в себя:
• три частотных преобразователя Altivar (ATV61) фирмы Schneider Electric (мощность 250 кВт, ток 440А);
• три насосных агрегата;
• три напорных электрифицированных задвижки;
• датчик давления нижней зоны обратного трубопровода;
• программируемый контроллер TREI-5B-02;
• станцию оператора (дежурного машиниста ПНС-2).

Компоновка и размещение технических средств:
• контроллер TREI-5B-02 и частотные преобразователи монтируются в шкафах с ограниченным доступом и устанавливаются в машзале ПНС-2, в непосредственной близости от насосных агрегатов;
• персональный компьютер, выполняющий функции автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора, располагается в помещении машиниста насосной станции;
• существующий датчик давления, установленный в нижней зоне обратного трубопровода;
• электрифицированные задвижки, установленные на напоре насосов.

На станции оператора отображаются данные в виде таблиц, графиков, диаграмм с возможностью последующего вывода на печать. Отображаются текущие параметры работы технологического оборудования в реальном масштабе времени. Машинист имеет возможность вести мониторинг процесса, изменять уставки технологических параметров, управлять исполнительными механизмами, квитировать тревоги и т.д.

Аппаратные и программные средства автоматизированной системы предоставляют возможность связи ПНС-2 с центральной диспетчерской УТС для передачи данных и управляющих сигналов. Регулирование частоты двигателей осуществляется при помощи регулятора, программно реализованного на контроллере TREI-5B, находящемся в шкафу управления. В автоматическом режиме обратной связью для регулятора служит значение давления воды в нижней зоне обратного трубопровода, то есть схема из трех насосов должна поддерживать заданное значение величины давления. В ручном режиме регулятора машинист-оператор может задавать значение оборотов со станции оператора в процентах (100% соответствует номинальному числу оборотов – 1500 об/мин).

Частотный преобразователь готов к работе через 10 секунд после включения вводного автомата. Сигнал готовности поступает на программируемый контроллер, после чего с контроллера выдается команда на включение преобразователя в работу и включается двигатель. Разгон до номинальных оборотов (1500 об/мин), после включения двигателя, составляет 5 сек. Соответствующая напорная задвижка открывается через 15 секунд после включения вводного автомата. Таким образом, открытие задвижки происходит после выхода двигателя на номинальные обороты. Данные установки сделаны для предотвращения раскручивания двигателя в обратную сторону напором воды в обратном трубопроводе.

Отключение насоса производится в обратном порядке. Сначала закрывается напорная задвижка, затем отключается двигатель. При нормальном состоянии гидравлического режима тепловых сетей на насосной станции ПНС-2 работают два насоса. Третий насос находится в состоянии горячего резерва. Схема и программа управления насосными агрегатами строится таким образом, что возможна работа одного насоса при достаточности его производительности, а также и трёх насосов, если в этом возникнет необходимость по условиям тепловых сетей.

Конкретные условия первоначального запуска насосов, очерёдность их включения в работу и ограничения по выходной частоте преобразователей определяются рабочей программой управления с возможностью корректировки её во время эксплуатации. В случае выхода из строя преобразователя частоты предусмотрена возможность включения электродвигателя насоса напрямую от управляемого автомата, установленного в ячейке РУ - 0,4 кВ. Для этого в шкаф частотного преобразователя установлен перекидной рубильник, позволяющий отключить двигатель от силовой схемы преобразователя. Управление осуществляется при помощи «мыши» или функциональной клавиатуры.
Мнемосхемы
Системой управления предусмотрены следующие мнемосхемы и окна на экране монитора:
• “Меню”;
• “Протокол сообщений системы”;
• “Управление насосами”;
• “Документы”;
• “Состояние оборудования”;
• “Графики”.
 
Рис. 29 Окно “Меню” станции оператора
 

При первоначальной загрузке станции оператора на экран монитора выводятся следующие мнемосхемы и окна: “Меню”, “Управление насосами”, “Протокол сообщений системы”. Переключение между мнемосхемами и окнами станции оператора производится при помощи кнопок с соответствующими надписями, расположенными в верхней части экрана (окно “Меню”, Рис. 29).

 
Рис. 30 Окно “Протокол сообщений системы” станции оператора
 
 
Рис. 31 Мнемосхема “Управление насосами”
 
В окне “Протокол сообщений системы” (Рис. 30) выводятся все сообщения о событиях, происходящих в системе. Нажав левой клавишей мыши на кнопку “Квитировать все”, машинист подтверждает о том, что событие было им увидено и в колонке “Квит.” появляется “галочка”. Таким образом, можно оценить время реакции машиниста на происшедшее событие или аварию. Также в окне “Протокол сообщений системы” отображаются текущее время и текущая дата.

На мнемосхему “Управление насосами” (Рис. 31) выведена следующая информация:
• состояние задвижек;
• состояние двигателей;
• давление воды в обратном трубопроводе;
• давление воды в подающем трубопроводе;
• расход воды в обратном трубопроводе;
• расход воды в подающем трубопроводе.

Состояние задвижек включает следующие возможные варианты:
• Открыто;
• Закрыто;
• Среднее положение.

Состояние насосов включает следующие возможные варианты:
• Включен от ЧРП;
• Включен от сети;
• Отключен.

Выводимые параметры для каждого двигателя включают:
• ток двигателя;
• скорость двигателя.

По каждому насосу выводится индикация режима резервирования и режима работы регулятора скорости:
• индикация режима резервирования: “В работе”, “Режим не выбран”, “Резервный”;
• индикация режима работы регулятора скорости: “Автоматический режим”, “Ручной режим”.
Управление двигателем
 
Рис. 32 Окно “Управление двигателем”
 
Окно “Управление двигателем” служит для отображения информации о двигателе насоса, установке двигателя в необходимый оператору режим, а также для включения и отключения насоса (Рис. 32). В строке “Состояние двигателя” отображаются соответствующие надписи: “Включен” и “Отключен”. Для запуска двигателя насоса необходимо щёлкнуть левой кнопкой мыши на изображении соответствующего двигателя. В появившемся окне нажать кнопку “Включить”. Для отключения двигателя необходимо нажать соответственно кнопку “Отключить”. Перед запуском двигателя необходимо проверить соответствие выбранного режима работы регулятора скорости.

 
Рис. 33 Ввод значений оборотов при работе регулятора в ручном режиме
 
Для работы схемы резервирования через контроллер необходимо установить режим резервирования согласно положению ключа резервирования на мнемощите. Для этого в поле “Выбор режимов” нужно нажать соответствующую кнопку. Для перевода регулятора скорости в ручной режим, необходимо вызвать окно “Управление двигателем” и в поле “Выбор режимов” нажать кнопку “Ручной” (Рис. 32). Для задания значений на мнемосхеме “Управление насосами” в поле “Задание в ручном режиме” необходимо “кликнуть” по цифре и в появившемся окне ввести нужное значение (Рис. 33). Значение вводится или в поле значений цифрой, или устанавливается бегунком.

Задание осуществляется в процентах от максимально возможных оборотов. 100% соответствуют 1500 оборотов в минуту (максимальная производительность). Снижение оборотов возможно до 40% от максимума (450 оборотов в минуту). На указание меньших значений система не реагирует. Для перевода регулятора скорости в автоматический режим необходимо вызвать окно “Управление двигателем” и в поле “Выбор режимов” нажать кнопку “Автоматический” (Рис. 32). В автоматическом режиме обратной связью для регулятора служит значение давления воды в нижней зоне обратного трубопровода. При нажатии на значение уставки давления, появляется окно ввода задания (Рис. 34).
 
Рис. 34 Ввод значений давления при работе регулятора в автоматическом режиме
 
 
Рис. 35 Окно “Управление двигателем”
 
Окно “Управление задвижкой” служит для отображения информации о текущем состоянии задвижки, для возможности ее открытия, закрытия или останова, для отображения аварийных сообщений (Рис. 35). В строке “Состояние задвижки” отображаются соответствующие надписи: “Открыта”, “Закрыта” и “Среднее положение”. Возможно появление следующих аварийных сообщений: “Нет подтверждения хода” или “Превышение времени хода”. Для управления задвижкой необходимо щёлкнуть левой кнопкой мыши на изображении соответствующей задвижки. В появившемся окне нажать соответствующую кнопку: “Открыть” или “Закрыть”. В крайних положениях (открыта/закрыта) задвижка остановится сама по конечным выключателям. Для остановки задвижки в среднем положении необходимо нажать кнопку “Стоп”.
 
Рис. 36 Окно графика текущих значений
 
Для основных параметров, отображающихся на станции оператора, предусмотрен вывод графиков текущих значений (Рис. 36). Вывод графиков производится после нажатия левой кнопкой мыши на изображении соответствующего параметра. При наведении на необходимое изображение вокруг изображения появляется рамка, свидетельствующая о том, что за данным графическим элементом закреплён график. График текущих значений отображает информацию за последние 10 минут. Используя указку, имеется возможность просмотреть значения параметров в любой точке графика.

Вывод графиков текущих значений предусмотрен для следующих параметров:
• токи двигателей насосов;
• давление, расход и температура в обратном трубопроводе;
• давление, расход и температура в подающем трубопроводе.

 
Рис. 37 Мнемосхема “Состояние оборудования”
 
Мнемосхема “Состояние оборудования” служит для вывода полной информации о состоянии оборудования системы (Рис. 37). Выводимая информация включает в себя:
• состояние питания контроллера (“Работа контроллера от сети” или “Работа контроллера от аккумуляторной батареи”);
• состояние связи с контроллером (“В норме” или “Нет связи”);
• состояние аналоговых входов/выходов в физических величинах (mA);
• состояние преобразователей (“Включен” или “Отключен”);
• токи двигателей включенных насосов.

Переход к мнемосхеме “Состояние оборудования” производится нажатием левой кнопкой мыши на кнопке “Состояние оборудования” в окне “Меню”.
Документы и графики
Мнемосхема “Документы” служит для вызова и
вывода на печать суточной ведомости (Рис. 38).
В суточной ведомости выводятся
 
Рис. 38 Мнемосхема “Документы”
 
следующие среднечасовые параметры системы:
• давление в нижней и в верхней зонах обратного трубопровода;
• давление в нижней и в верхней зонах подающего трубопровода;
• расход воды в подающем и обратном трубопроводах;
• токовая нагрузка по каждому насосу.

 
Рис. 39 Окно выбора даты
 
Для вызова документа необходимо выбрать дату (Рис. 39) и нажать кнопку “Показать документ”. Для вывода документа на печать необходимо нажать кнопку “Печатать документ”. В системе представлены три типа графиков: текущие, суточные и архивные. При нажатии на кнопку “Графики” в окне “Меню” появляется окно выбора типа графиков (Рис. 40). При выборе типа необходимого графика появляется соответствующее окно с выбором параметров (Рис. 41). График текущих значений был рассмотрен выше (Рис. 36). Суточный график показывает значения переменной за текущие и предыдущие сутки (Рис. 42). Для выбора необходимых суток необходимо щелкнуть левой клавишей мыши на кнопке «Предыдущие сутки» или «Текущие сутки», выбранная на данный момент кнопка подсвечивается.
 
Рис. 40 Выбор типа графиков
 
 
Рис. 41 Выбор параметра
 
График архивных значений показывает значения параметров за любые сутки (Рис. 43). При первом вызове архивного графика появляются значения параметров за текущие сутки. Для выбора других суток необходимо щелкнуть левой клавишей мыши на поле выбора даты и в появившемся окне (Рис. 39) выбрать нужную дату. Имеется возможность прокрутки графика. Нажатие кнопок позволяет сдвинуть график на 12 часов назад или вперед соответственно. Нажатие кнопок позволяет сдвинуть график на 6 часов назад или вперед соответственно. Имеется возможность вывода на печать графика архивных значений.
 
Рис. 42 Суточный график
 
 
Рис. 43 Архивный график
 
Для всех типов графиков работает указка, позволяющая просмотреть значения параметров в любой точке графика, а также имеется возможность увеличения необходимого участка графика. Для увеличения участка графика необходимо нажать на левую клавишу мыши на поле графика (при наведении курсора мыши на поле графика, он принимает вид лупы) и, не отпуская ее, выделить нужный участок, после выделения участка отпустить клавишу. Чтобы вернуть первоначальный масштаб графика, необходимо нажать на поле графика правую клавишу мыши.
 
Рис. 44 Технологическая клавиатура станции оператора ПНС-2
 

Вместо стандартной компьютерной клавиатуры, в комплекте к станции оператора устанавливается технологическая клавиатура (Рис. 44). На технологическую клавиатуру выведены те же функции что и на станции оператора, а именно возможность управления задвижками, насосами, вызов всех мнемосхем и окон, вывод документов на печать, квитирование тревог и т.д.

3.3. Информационно-измерительный комплекс по учету теплоносителя на объектах тепловых сетей ОАО «НЭК», г. Новокузнецк

В состав комплекса входят:
• шесть узлов учета теплоносителя, установленных в помещении ЦТП поселка Абашево;
• программируемый контроллер TREI-5B-02, установленный в помещении машиниста ЦТП поселка Абашево;
• шесть узлов учета теплоносителя, установленных на трубопроводах тепловой камеры ТК‑8 (направление от ТЭЦ КМК);
• программируемый контроллер TREI‑5B‑02, установленный в колодце в непосредственной близости от ТК-8;
• коммуникационный контроллер на базе программируемого контроллера TREI-5B-02, установленный в диспетчерской тепловых сетей ОАО «НЭК».
 
Рис. 45 Мнемосхема “Технологическая схема ЦТП–Абашево”
 

Сбор всей информации осуществляется в диспетчерской тепловых сетей ОАО «НЭК». Связь между контролируемыми объектами и диспетчерской осуществляется при помощи канала связи Radio-Ethernet. Технические решения по построению автоматизированной системы для тепловых сетей ОАО «НЭК» в основном аналогичны для объектов оперативно-диспетчерской группы УТС ОАО «Кузбассэнерго». Отличаются только технологические схемы и компоновка технических средств на объектах (Рис. 45).

4. Эффект внедрения автоматизированных систем в тепловых сетях

Основными показателями эффективности работы автоматизированных систем являются:
• были созданы узлы коммерческого учета тепловой энергии для коммерческих взаиморасчетов между энергоснабжающими организациями УТС ОАО «КУЗБАССЭНЕРГО» и УТС ОАО «Новокузнецкая энергетическая компания» и «Потребителем» тепла – Жилищно-комунальным хозяйством г. Новокузнецка;
• повышение оперативности и объективности контроля количества получаемого и отдаваемого теплоносителя;
• повышение надежности работы комплекса механизмов и аппаратуры благодаря замене существующих систем контроля на распределенную систему на базе микропроцессорных средств вычислительной техники;
• повышение информативности о работе механизмов;
• снижение аварийности и увеличение надежности работы механизмов, благодаря использованию алгоритмов блокировок и защит, выполненных на контроллере;
• суммарное снижение потребления электроэнергии при использовании преобразователей частоты;
• увеличение срока службы и межремонтного периода исполнительных механизмов;
• повышение производительности и улучшение условий труда эксплуатационного персонала.
 
    Навигация по странице:
 
^ Наверх ^ 69 мс